JP4721252B2 - Normally white type LCD - Google Patents
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Description
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、インプレーンスイッチングツイストネマチック(IT)モードの液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to an in-plane switching twisted nematic (IT) mode liquid crystal display device.
特許文献1〜3に、ITモード(または、IPSモード)の液晶表示装置が開示されている。以下、ITモードの動作について簡単に説明する。 Patent Documents 1 to 3 disclose IT mode (or IPS mode) liquid crystal display devices. The IT mode operation will be briefly described below.
液晶層を挟む一対の基板の一方にのみ櫛歯型電極が形成されている。電界が印加されない状態では、液晶分子はツイストネマチック(TN)配列している。電極に電圧を印加すると、基板面に平行な向きの電界が発生し、電極が形成された基板側の液晶分子が、その長軸方向を基板面内で変化させる向きの力を受ける。電極に高電圧を印加すると、液晶層内の分子のねじれ状態が解消し、ホモジニアス配列に近づく。 A comb-shaped electrode is formed only on one of the pair of substrates sandwiching the liquid crystal layer. In a state where no electric field is applied, the liquid crystal molecules are twisted nematic (TN) aligned. When a voltage is applied to the electrode, an electric field in a direction parallel to the substrate surface is generated, and the liquid crystal molecules on the substrate side on which the electrode is formed receive a force in a direction that changes the major axis direction in the substrate surface. When a high voltage is applied to the electrodes, the twisted state of the molecules in the liquid crystal layer is eliminated, and it approaches a homogeneous alignment.
液晶層の両側に偏光板がクロスニコル配置されている。液晶層内の分子のねじれ状態が解消したときの液晶分子の長軸が、いずれかの偏光板の透過軸に平行であれば黒表示になる。また、電圧を印加していない状態では、白表示になる。 Polarizing plates are arranged in crossed Nicols on both sides of the liquid crystal layer. If the major axis of the liquid crystal molecule when the twisted state of the molecule in the liquid crystal layer is eliminated is parallel to the transmission axis of any polarizing plate, black display is obtained. In addition, white display is obtained when no voltage is applied.
ITモードでは、基板面に平行な面内において液晶分子の長軸方向を変化させるため、液晶分子を基板面に垂直に立たせて黒表示を実現する従来のTNモードの液晶表示装置に比べて、良好な視角特性を得ることができる。 In the IT mode, the major axis direction of the liquid crystal molecules is changed in a plane parallel to the substrate surface. Therefore, compared with the conventional TN mode liquid crystal display device that realizes black display by standing the liquid crystal molecules vertically to the substrate surface, Good viewing angle characteristics can be obtained.
ITモードの液晶表示装置においては、液晶層内の液晶分子のねじれ状態を解消させて良好な黒表示を得るために、高い電圧が必要とされる。 In the IT mode liquid crystal display device, a high voltage is required to eliminate the twisted state of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer and obtain a good black display.
本発明の目的は、黒表示状態を得るために必要な電圧を低減させることが可能な液晶表示装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of reducing a voltage necessary for obtaining a black display state.
本発明の一観点によると、
電界が発生していない状態で液晶分子がツイスト配列してヘリカル構造を示し、ねじれ角が90°である液晶層を保持し、該液晶層に基板面内方向の電界を発生させる電極が形成された駆動セルと、
前記駆動セルの一方の面上に配置され、液晶分子がツイスト配列してヘリカル構造を示し、ねじれ角が30°〜60°である液晶層を含み、ヘリカル構造の旋回方向が、前記駆動セルのヘリカル構造の旋回方向とは逆向きであり、該液晶層の厚さ方向に関して中央に位置する液晶分子の配向方向が、前記駆動セルの液晶層の厚さ方向に関して中央に位置する液晶分子の配向方向と直交する補償手段と、
前記駆動セルと補償手段とを含む構造体の両側にそれぞれ配置された偏光板と
を有するノーマリホワイト型液晶表示装置が提供される。
According to one aspect of the invention,
In the state where no electric field is generated, liquid crystal molecules are twisted to form a helical structure, and a liquid crystal layer having a twist angle of 90 ° is held, and an electrode for generating an electric field in the in-plane direction of the substrate is formed on the liquid crystal layer. Driving cell,
A liquid crystal layer is disposed on one surface of the driving cell, the liquid crystal molecules are twisted to show a helical structure, and a twist angle is 30 ° to 60 °. The orientation direction of the liquid crystal molecules located in the center with respect to the thickness direction of the liquid crystal layer is opposite to the swirl direction of the helical structure. Compensation means orthogonal to the direction;
Polarizing plates disposed on both sides of the structure including the driving cell and compensation means,
There is provided a normally white liquid crystal display device having
本発明の他の観点によると、
正の一軸光学異方性または正の二軸光学異方性を有する液晶分子が、電界が発生していない状態でツイスト配列してヘリカル構造を示し、ねじれ角が90°よりも大きく180°以下である液晶層を保持し、該液晶層に基板面内方向の電界を発生させる電極が形成された駆動セルと、
前記駆動セルの片側の面上に配置され、負の一軸光学異方性または負の二軸光学異方性を有する液晶分子がツイスト配列してヘリカル構造を示す液晶層を含み、ヘリカル構造の旋回方向が、前記駆動セルのヘリカル構造の旋回方向とは逆向きである補償手段と、
前記駆動セルと補償手段との層構造の両側にそれぞれ配置された偏光板と
を有する液晶表示装置が提供される。
According to another aspect of the invention,
Liquid crystal molecules having a positive uniaxial optical anisotropy or positive biaxial optical anisotropy, the helical structure indicates by twisted arranged in a state where no electric field is generated, 180 ° larger than the helix angle is 90 ° A driving cell that holds a liquid crystal layer that is the following and has an electrode that generates an electric field in the substrate in-plane direction on the liquid crystal layer;
A liquid crystal layer disposed on one surface of the driving cell and having a negative uniaxial optical anisotropy or a negative biaxial optical anisotropy and having a helical structure in a twist arrangement; Compensation means whose direction is opposite to the turning direction of the helical structure of the drive cell;
There is provided a liquid crystal display device having polarizing plates disposed on both sides of the layer structure of the driving cell and compensation means.
上述の構造とすることにより、従来のITモードの液晶表示装置に比べて低電圧駆動が可能になる。 With the above-described structure, low-voltage driving is possible as compared with the conventional IT mode liquid crystal display device.
図1に、本発明の第1の実施例による液晶表示装置の主要部の分解斜視図を示す。第1の実施例による液晶表示装置は、駆動セル10、補償セル30、駆動セル側の偏光板50、及び補償セル側の偏光板51を含んで構成される。
FIG. 1 is an exploded perspective view of the main part of the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention. The liquid crystal display device according to the first embodiment includes a
駆動セル10は従来のITモードの液晶セルと同様の構成を有し、電極基板11、対向基板12、両者の間に保持された液晶層15を含んで構成される。液晶層15には、正の一軸光学異方性を有する液晶分子16が充填されている。電極基板11の対向面上に、ある距離を隔てて電極13及び14が形成されている。電極13と14との間に電圧を印加すると、液晶層15内に基板面に平行な成分を有する電界が発生する。この電界は、電極基板11から対向基板12に近づくに従って弱くなる。
The
電極13と14とによって発生する基板面に平行な方向の電界の向きを基準(0°)とし、電極基板11の対向面に向かって反時計回りに回転した方位角θで液晶分子の配向方向(長軸方向)等を表す角度座標を定義する。
The orientation direction of the liquid crystal molecules at an azimuth angle θ rotated counterclockwise toward the opposing surface of the
電極基板11及び対向基板12の対向面に、配向膜が形成されている。なお、図示していないが、電極基板11の面内に複数の画素が画定され、電極13及び14は画素ごとに配置されている。
An alignment film is formed on the opposing surfaces of the
電極基板11及び対向基板12上の配向膜に、ラビング処理が施されている。電極基板11上の配向膜に施されたラビングの方向D1は方位角270°の方向であり、対向基板12上の配向膜に施されたラビングの方向D2は方位角0°の方向である。配向膜に接触する液晶分子はラビング方向に平行に配向し、ラビング方向を示す矢印の先端側の端部が基板から持ち上がるようにチルトする。
The alignment film on the
電極基板11側の液晶分子の基板から持ち上がった方の端部が、対向基板12側の液晶分子の基板に接触する方の端部に対応するように、液晶層15内の液晶分子16がツイストし、ヘリカル構造を構成する。このヘリカル構造は左旋回となり、ねじね角は90°、厚さ方向の中央に位置する液晶分子の配向方向の方位角θは225°になる。
The
補償セル30は、下側基板31、上側基板32、両者に挟まれた液晶層35を含んで構成される。下側基板31が駆動セル10の対向基板12に接触している。下側基板31及び上側基板32の対向面上に配向膜が形成され、ラビング処理が施されている。下側基板31上の配向膜に施されたラビングの方向D3は方位角90°の方向であり、上側基板32上の配向膜に施されたラビングの方向D4は方位角0°の方向である。
The
液晶層35内の液晶分子36がツイストし、ヘリカル構造を構成する。このヘリカル構造は右旋回となり、ねじれ角は90°、厚さ方向の中央に位置する液晶分子の配向方向の方位角θは135°になる。駆動セル10の液晶層15の厚さ方向に関して中央に位置する液晶分子の配向方向と、補償セル30の液晶層35の厚さ方向に関して中央に位置する液晶分子の配向方向とは、相互に直交する。
The
偏光板50が、駆動セル10の電極基板11の外側の面に密着し、偏光板51が、補償セル30の上側基板32の外側の面に密着している。偏光板50の透過軸の方向D5の方位角θは0°であり、偏光板51の透過軸の方向D6の方位角θは90°である。すなわち、偏光板50と51とは、クロスニコル配置とされている。
The polarizing
図2に、図1に示した液晶表示装置の電気光学特性を示す。横軸は印加電界を単位「V/mm」で表し、縦軸は光透過率を単位「%」で表す。なお、光透過率はシミュレーション計算により求めた結果である。液晶材料として誘電率異方性Δεが正であるメルク(株)製のMLC2051(屈折率異方性Δn=0.11)を想定した。また、偏光板50及び51は、吸収の無い理想的なものを仮定した。
FIG. 2 shows electro-optical characteristics of the liquid crystal display device shown in FIG. The horizontal axis represents the applied electric field in the unit “V / mm”, and the vertical axis represents the light transmittance in the unit “%”. The light transmittance is a result obtained by simulation calculation. As a liquid crystal material, MLC2051 (refractive index anisotropy Δn = 0.11) manufactured by Merck Co., Ltd. having a positive dielectric anisotropy Δε was assumed. The polarizing
図中の実線a0は、駆動セル10の液晶層15の厚さと、補償セル30の液晶層35の厚さとが等しい場合を示す。破線a11、a12、a13は、それぞれ補償セル30の液晶層35が、駆動セル10の液晶層15よりも0.1μm、0.2μm、0.3μmだけ厚い場合を示す。破線a21、a22、a23は、それぞれ補償セル30の液晶層35が、駆動セル10の液晶層15よりも0.1μm、0.2μm、0.3μmだけ薄い場合を示す。なお、電界無印加時における駆動セル10のリタデーションΔndは0.4μmとした。
A solid line a 0 in the figure indicates a case where the thickness of the
印加電界が0の時に、黒表示になる。駆動セル10の液晶層15の厚さと補償セル30の液晶層35の厚さとが等しい場合に、印加電圧が0のときの光透過率が0になる。補償セル30の液晶層35の厚さが、駆動セル10の液晶層15の厚さからずれると、黒表示状態のときの光透過率が0ではなくなり、ずれ量が大きくなるに従って光透過率も大きくなる。
When the applied electric field is 0, black is displayed. When the thickness of the
想定した液晶材料の屈折率異方性が0.11であるため、液晶層の厚さのずれ量が0.3μmのとき、補償セル30のリタデーションと駆動セル10のリタデーションとの差は、約0.03μmになる。補償セル30のリタデーションと、電界無印加時における駆動セル10のリタデーションとの差が0.03μm以下であれば、良好な黒表示が得られることが分かる。また、リタデーションの差が0.03μm以下の場合、所定の電界を印加した白表示状態のときの光透過率に、大きな差は見られない。従って、補償セル30のリタデーションと駆動セル10のリタデーションとの差を0.03μm以下とすることが好ましい。
Since the assumed refractive index anisotropy of the liquid crystal material is 0.11, when the amount of deviation in the thickness of the liquid crystal layer is 0.3 μm, the difference between the retardation of the
従来のITモードの液晶表示装置では、良好な黒表示を行うために大きな電界を発生させる必要があったが、上記実施例による液晶表示装置はノーマリブラック表示であるため、駆動電圧を下げることができる。 In the conventional IT mode liquid crystal display device, it was necessary to generate a large electric field in order to perform a good black display. However, since the liquid crystal display device according to the above embodiment is a normally black display, the drive voltage is lowered. Can do.
図3に、駆動セル10のリタデーションと補償セル30のリタデーションとを等しくした場合の電気光学特性を示す。横軸は印加電界を単位「V/mm」で表し、縦軸は光透過率を単位「%」で表す。図中の破線または実線b1〜b6は、それぞれリタデーションΔndが0.40μm、0.47μm、0.80μm、1.20μm、1.60μm、2.00μmの場合の光透過率を示す。
FIG. 3 shows electro-optical characteristics when the retardation of the driving
いずれのリタデーションの場合でも、白表示状態における光透過率に大きな差はない。従来のITモードの液晶表示装置においては、良好な白表示を得るためにリタデーションを0.49μm近傍に設定する必要(第一ミニマム条件)があったが、第1の実施例による液晶表示装置においては、リタデーションの広い範囲で良好な白表示が得られる。また、リタデーションが0.40〜2.00μmの範囲で、黒表示の品質にも大きな差は見られなかった。 In any of the retardations, there is no significant difference in light transmittance in the white display state. In the conventional IT mode liquid crystal display device, it was necessary to set the retardation in the vicinity of 0.49 μm in order to obtain a good white display (first minimum condition). In the liquid crystal display device according to the first embodiment, however, Provides a good white display over a wide range of retardation. Further, when the retardation was in the range of 0.40 to 2.00 μm, no significant difference was observed in the quality of black display.
駆動セル10を厚くすると応答速度が遅くなる。従来のITモードの液晶表示装置と同等の応答速度を維持するために、リタデーションを0.3μm〜1μmとすることが好ましい。
When the
図4に、駆動セル10の電極基板11上の配向膜のラビング方向D1と、印加される電界の向きとの関係を90°からずらした場合の電気光学特性を示す。横軸は印加電界を単位「V/mm」で表し、縦軸は光透過率を単位「%」で表す。なお、駆動セル10の液晶層15及び補償セル30の液晶層35の厚さを4μmとし、ヘリカル構造のねじれ角は90°とした。
FIG. 4 shows electro-optical characteristics when the relationship between the rubbing direction D1 of the alignment film on the
図4には、電極基板11上の配向膜のラビング方向D1と、電極13及び14により発生する基板面に平行な方向の電界の向きとの成す角φが60°、70°、80°、及び90°の場合の光透過率を示す。いずれの場合も、良好な黒表示及び白表示が得られることがわかる。
In FIG. 4, the angle φ formed by the rubbing direction D1 of the alignment film on the
図5に、駆動セル10のヘリカル構造のねじれ角θdを変化させた時の電気光学特性を示す。横軸は印加電界を単位「V/mm」で表し、縦軸は光透過率を単位「%」で表す。駆動セル10の液晶層15及び補償セル30の液晶層35の厚さを4μmとした。補償セル30のヘリカル構造のねじれ角θcはねじれ角θdと等しくなるようにした。ヘリカル構造のねじれ角を変化させても、駆動セル10の液晶層15の厚さ方向に関して中央に位置する液晶分子の配向方向が、方位角225°の方向になるようにした。補償セル30に関しても、液晶層35の厚さ方向に関して中央に位置する液晶分子の配向方向を135°で固定した。
このため、いずれの場合も、駆動セル10の液晶層15の厚さ方向に関して中央に位置する液晶分子の配向方向と、補償セル30の液晶層35の厚さ方向に関して中央に位置する液晶分子の配向方向とは相互に直交する。
FIG. 5 shows electro-optical characteristics when the helical angle θd of the helical structure of the
For this reason, in any case, the alignment direction of the liquid crystal molecules located in the center with respect to the thickness direction of the
図5には、駆動セル10のヘリカル構造のねじれ角θdが30°、60°、90°、120°、150°、及び180°の場合の光透過率を示す。ねじれ角θdが90°よりも小さくなると、光透過率の最大値が低下する。また、ねじれ角θdが90°よりも大きくなると、光透過率の立ち上がりが急峻になる。いずれの場合にも、良好な黒表示状態が得られている。従って、ねじれ角θdが0°よりも大きく180°以下であれば、画像表示を行うことが可能である。
FIG. 5 shows the light transmittance when the helical angle θd of the helical structure of the
なお、より高いコントラストを得るために、駆動セル10のヘリカル構造のねじれ角θdと、補償セル30のヘリカル構造のねじれ角θcとを等しくし、両者を0°よりも大きく、かつ180°以下とすることが好ましい。
In order to obtain a higher contrast, the helical angle θd of the helical structure of the
図6に、補償セル30のヘリカル構造のねじれ角θcのみを変化させた時の電気光学特性を示す。横軸は印加電界を単位「V/mm」で表し、縦軸は光透過率を単位「%」で表す。駆動セル10の液晶層15及び補償セル30の液晶層35の厚さを4μmとし、駆動セル10のヘリカル構造のねじれ角θdは90°とした。また、補償セル30のヘリカル構造のねじれ角θcを変化させても、液晶層35の厚さ方向に関して中央に位置する液晶分子の配向方向が、方位角135°の方向になるようにした。このため、いずれの場合も、駆動セル10の液晶層15の厚さ方向に関して中央に位置する液晶分子の配向方向と、補償セル30の液晶層35の厚さ方向に関して中央に位置する液晶分子の配向方向とは相互に直交する。
FIG. 6 shows electro-optical characteristics when only the twist angle θc of the helical structure of the
補償セル30のヘリカル構造のねじれ角θcを90°から小さくしていくと、電界無印加時における光透過率が上昇する。この場合、電界を強くしていくと、光透過率は低下して極小値を示し、その後上昇する。光透過率が極小値を示す電界を印加することにより、黒表示を行うことができる。
As the torsion angle θc of the helical structure of the
補償セル30のヘリカル構造のねじれ角θcが90°のときには、ノーマリブラック表示になる。ねじれ角θcを90°よりも小さくすることにより、ノーマリホワイト表示を行うことができる。ノーマルホワイト表示を行う際に、十分なコントラストを確保するために、補償セル30のヘリカル構造のねじれ角θcを30〜60°とすることが好ましい。
When the torsion angle θc of the helical structure of the
一般的には、補償セル30のヘリカル構造のねじれ角θcを、駆動セル10のヘリカル構造のねじれ角θdよりも小さくすることにより、ノーマリホワイト表示になる。補償セル30のヘリカル構造のねじれ角θcが、駆動セル10のヘリカル構造のねじれ角θdよりも大きくなると、良好な黒表示状態を得ることができない。このため、ねじれ角θcをねじれ角θd以下とすることが好ましい。
Generally, normally white display is obtained by making the twist angle θc of the helical structure of the
ノーマリホワイト表示を行う場合、従来のITモードの液晶表示装置で黒表示させる場合に比べて、低い電圧(弱い電界)で良好な黒表示を行うことができる。 When performing normally white display, it is possible to perform better black display at a lower voltage (weak electric field) than when performing black display with a conventional IT mode liquid crystal display device.
上記第1の実施例では、駆動セル10の対向基板12側に補償セル30を配置したが、電極基板11側に補償セル30を配置しても同様の効果が得られる。また、上記第1の実施例では、正の一軸光学異方性を有する液晶材料を想定してシミュレーションを行ったが、正の二軸光学異方性を有する液晶材料を用いてもよい。
In the first embodiment, the
上記第1の実施例では、誘電率異方性が正の液晶材料を用いたが、誘電率異方性が負の液晶材料を用いてもよい。誘電率異方性が負であっても、基板面に平行な電界を印加することにより、基板面に平行な面内に関する配向方向を変化させることができる。 In the first embodiment, a liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy is used. However, a liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy may be used. Even if the dielectric anisotropy is negative, the orientation direction in the plane parallel to the substrate surface can be changed by applying an electric field parallel to the substrate surface.
上記第1の実施例で用いられる補償セル30の液晶層35内の液晶分子は、動作中にその配列状態を変化させない。従って、補償セル30の代わりに、同等の光学特性を有する液晶ポリマ等からなる光学フィルムを用いてもよい。
The liquid crystal molecules in the
図7に、第2の実施例による液晶表示装置の主要部の分解斜視図を示す。以下、図1に示した液晶表示装置の構成と異なる点について説明する。駆動セル10と偏光板50との間に、1/4波長板52が挿入され、補償セル30と偏光板51との間に1/4波長板53が挿入されている。その他の構成は、図1に示した液晶表示装置の構成と同様である。
FIG. 7 is an exploded perspective view of the main part of the liquid crystal display device according to the second embodiment. Hereinafter, differences from the configuration of the liquid crystal display device shown in FIG. 1 will be described. A
1/4波長板52及び53として、正の一軸光学異方性または正の二軸光学異方性を有するものを使用することができる。1/4波長板52の面内の遅相軸が、偏光板50の透過軸と直交し、1/4波長板53の面内の遅相軸が、偏光板51の透過軸に平行になる。なお、逆に、1/4波長板52の面内の遅相軸が、偏光板50の透過軸と平行になり、1/4波長板53の面内の遅相軸が、偏光板51の透過軸に直交するようにしてもよい。
As the quarter-
図8に、第2の実施例による液晶表示装置の視角特性を示し、図9に、第1の実施例による液晶表示装置の視角特性を示す。視角特性は、シンテック(株)製のLCD MASTER 1次元シミュレータを用いて計算した。液晶材料としてメルク(株)製のZLI−4792を想定し、偏光板として日東電工(株)製のG−1220DUを想定し、1/4波長板として、厚さ方向のリタデーションが70nm、面内方向のリタデーションが137.5nmの正の二軸光学異方性を有するフィルムを想定した。駆動セル10及び補償セル30の液晶層の厚さを4.9μmとし、ヘリカル構造のねじれ角を90°とした。
FIG. 8 shows the viewing angle characteristics of the liquid crystal display device according to the second embodiment, and FIG. 9 shows the viewing angle characteristics of the liquid crystal display device according to the first embodiment. The viewing angle characteristics were calculated using an LCD MASTER one-dimensional simulator manufactured by Shintech Co., Ltd. Assuming ZLI-4792 manufactured by Merck Co., Ltd. as the liquid crystal material, and assuming G-1220DU manufactured by Nitto Denko Co. A film having positive biaxial optical anisotropy with a direction retardation of 137.5 nm was assumed. The thickness of the liquid crystal layer of the
図8及び図9に示した方位角0°は、図7及び図1に示した角度座標の315°に対応する。また、最外周が、基板法線方向からの傾き角(極角)80°に対応する。図中の実線は、電圧無印加時(黒表示時)における等輝度曲線を示す。
The
第2の実施例の場合の方が、第1の実施例の場合に比べて、等輝度曲線の間隔が広くなっており、視角特性が改善されていることがわかる。1/4波長板として、二軸光学異方性を有するものを使用する場合には、厚さ方向のリタデーションが、面内方向のリタデーションの40〜60%のものを用いることが好ましい。 In the case of the second embodiment, it can be seen that the interval of the isoluminance curves is wider than that of the first embodiment, and the viewing angle characteristics are improved. In the case of using a bi-wavelength plate having biaxial optical anisotropy, it is preferable to use a retardation in the thickness direction of 40 to 60% of the retardation in the in-plane direction.
図10に、第3の実施例による液晶表示装置の分解斜視図を示す。以下、図1に示した第1の実施例による液晶表示の構成と異なる点について説明する。第1の実施例では、補償セル30の液晶材料として正の光学異方性を持ったものを用いたが、第3の実施例では、負の一軸光学異方性または負の二軸光学異方性を持った液晶材料を用いる。液晶分子は円盤状(discotic)形状を有する。液晶分子のダイレクタ方向が、液晶分子の光軸方向と一致する。なお、必ずしも両者が一致した液晶材料を用いる必要はない。
FIG. 10 is an exploded perspective view of the liquid crystal display device according to the third embodiment. Hereinafter, differences from the configuration of the liquid crystal display according to the first embodiment shown in FIG. 1 will be described. In the first embodiment, a liquid crystal material having a positive optical anisotropy is used for the
補償セル30の下側基板31及び上側基板32の表面上において、液晶分子は直立(upright)し、厚さ方向に関して右旋回している。すなわち、補償セル30のヘリカル構造の旋回方向は、駆動セル10のヘリカル構造の旋回方向と逆向きである。下側基板31の表面上の液晶分子は、その光軸が0°方向を向くように配向し、上側基板32の表面上の液晶分子は、その光軸が90°方向を向くように配向している。
On the surface of the
補償セル30の液晶層35の厚さ方向に関して中央に位置する液晶分子の光軸方向は、方位角45°の方向である。駆動セル10の液晶層15の厚さ方向に関して中央に位置する液晶分子の配向方向も方位角45°の方向であるため、両者は相互に平行になる。
The optical axis direction of the liquid crystal molecules located in the center with respect to the thickness direction of the
以下、上述の補償セル30の作製方法について説明する。下側基板31及び上側基板32の対向面上に配向膜を形成する。この配向膜として、例えば特開平9−26572号公報の段落319に示されたポリイミド膜を用いることができる。この配向膜にラビング処理を施す。下側基板31の配向膜のラビング方向は、方位角90°の方向とし、上側基板32の配向膜のラビング方向は、方位角0°の方向とする。
Hereinafter, a method for manufacturing the
配向膜に接する円盤状液晶分子が基板面に対してほぼ直立し、その光軸がラビング方向とほぼ直交する。円盤状液晶材料として、例えば特開平9−26572号公報に開示された光学活性を有する混合液晶化合物を用いることができる。この際にカイラルピッチの調整のために光学活性材料の混合比率を調整することは当業者にとって公知の手法である。上下基板の配向膜のラビングによって、上下基板近傍の液晶分子の配向方向が拘束され、上下基板間で90°のツイスト角を持つ補償セルが得られる。 The discotic liquid crystal molecules in contact with the alignment film are almost upright with respect to the substrate surface, and the optical axis thereof is substantially orthogonal to the rubbing direction. As the discotic liquid crystal material, for example, a mixed liquid crystal compound having optical activity disclosed in JP-A-9-26572 can be used. At this time, adjusting the mixing ratio of the optically active material for adjusting the chiral pitch is a method known to those skilled in the art. By rubbing the alignment films on the upper and lower substrates, the alignment direction of the liquid crystal molecules in the vicinity of the upper and lower substrates is restricted, and a compensation cell having a twist angle of 90 ° between the upper and lower substrates is obtained.
図11に、第3の実施例による液晶表示装置の視角特性を示す。負の光学異方性を有する液晶材料として、メルク(株)製のZLI−4792の常光屈折率と異常光屈折率とを入れ替えたものを想定した。その他の条件は、図8及び図9で示したシミュレーションの場合と同様である。図11の方位角及び極角の意味も、図8に示した方位角及び極角の意味と同様である。 FIG. 11 shows the viewing angle characteristics of the liquid crystal display device according to the third embodiment. As the liquid crystal material having negative optical anisotropy, an ordinary light refractive index and an extraordinary light refractive index of ZLI-4792 manufactured by Merck Co., Ltd. were assumed to be interchanged. Other conditions are the same as in the simulations shown in FIGS. The meanings of azimuth and polar angles in FIG. 11 are the same as the meanings of azimuth and polar angles shown in FIG.
図11に示した等輝度曲線の間隔が、図8及び図9に示した等輝度曲線の間隔に比べて著しく広くなっている。すなわち、視角特性が著しく改善されていることがわかる。 The interval between the isoluminance curves shown in FIG. 11 is significantly wider than the interval between the isoluminance curves shown in FIGS. That is, it can be seen that the viewing angle characteristics are remarkably improved.
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
本発明は、液晶表示装置に関し、特に液晶分子を基板面内方向に回転させて透過率を変化させるITモードの液晶表示装置に関する。この液晶表示装置により、セグメント表示、及びドットマトリクス表示を行うことができる。また、この液晶表示装置は、単純マトリクス駆動及び薄膜トランジスタ(TFT)駆動のいずれにも適用可能である。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to an IT mode liquid crystal display device that changes the transmittance by rotating liquid crystal molecules in the in-plane direction of the substrate. With this liquid crystal display device, segment display and dot matrix display can be performed. This liquid crystal display device can be applied to both simple matrix driving and thin film transistor (TFT) driving.
10 駆動セル
11 電極基板
12 対向基板
13、14 電極
15、35 液晶層
16、36、36A 液晶分子
30 補償セル
31 下側基板
32 上側基板
35 液晶層
50、51 偏光板
52、53 1/4波長板
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記駆動セルの一方の面上に配置され、液晶分子がツイスト配列してヘリカル構造を示し、ねじれ角が30°〜60°である液晶層を含み、ヘリカル構造の旋回方向が、前記駆動セルのヘリカル構造の旋回方向とは逆向きであり、該液晶層の厚さ方向に関して中央に位置する液晶分子の配向方向が、前記駆動セルの液晶層の厚さ方向に関して中央に位置する液晶分子の配向方向と直交する補償手段と、
前記駆動セルと補償手段とを含む構造体の両側にそれぞれ配置された偏光板と
を有するノーマリホワイト型液晶表示装置。 In the state where no electric field is generated, liquid crystal molecules are twisted to form a helical structure, and a liquid crystal layer having a twist angle of 90 ° is held, and an electrode for generating an electric field in the in-plane direction of the substrate is formed on the liquid crystal layer. Driving cell,
A liquid crystal layer is disposed on one surface of the driving cell, the liquid crystal molecules are twisted to show a helical structure, and a twist angle is 30 ° to 60 °. The orientation direction of the liquid crystal molecules located in the center with respect to the thickness direction of the liquid crystal layer is opposite to the rotational direction of the helical structure. Compensation means orthogonal to the direction;
A normally white liquid crystal display device having polarizing plates disposed on both sides of a structure including the driving cell and compensation means.
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